Voor antibioticumresistentie, behandel cystic fibrosis met nanodeeltjes

Cystic fibrosis: overwin antibioticaresistentie door nanodeeltjes

Cystic fibrosis is een aangeboren stofwisselingsziekte. Alleen al in Duitsland lijden ongeveer 8.000 mensen aan de ongeneeslijke ziekte, vooral kinderen en jonge volwassenen. Infecties van de luchtwegen behoren tot de meest voorkomende gevolgen. Onderzoekers zijn er nu in geslaagd een methode te ontwikkelen om de vaak dodelijke infecties van de luchtwegen te behandelen. De focus ligt op nanodeeltjes die antibiotica beter naar hun bestemming kunnen brengen.

Ongeveer 8000 cystic fibrosis-patiënten in Duitsland

Volgens gezondheidsdeskundigen wonen in dit land tot 8.000 patiënten met cystische fibrose. Ongeveer een op de 3.300 kinderen wordt jaarlijks in Duitsland geboren met de voorheen ongeneeslijke stofwisselingsziekte. Vroegtijdige diagnose en vroege therapie kunnen de kwaliteit van leven en de levensverwachting van mucoviscidosepatiënten aanzienlijk verbeteren. Om dit te bereiken, is het onderzoek naar metabole ziekten geïntegreerd in neonatale screening. Vooral kinderen met cystische fibrose kunnen vaak goed worden behandeld. Artsen en apothekers aan de Universiteit van Jena bestrijden cystic fibrosis met nanodeeltjes.

Onderzoekers zijn erin geslaagd om een ​​efficiënte manier te ontwikkelen voor de behandeling van de vaak dodelijke infecties van de luchtwegen waar mensen met cystic fibrosis last van hebben. De focus ligt op nanodeeltjes die antibiotica beter naar hun bestemming kunnen brengen. (Afbeelding: Zerbor / fotolia.com)

Zelfreinigende functie van de long is verstoord

Bij cystische fibrose (ook cystische fibrose, CF) wordt een kanaaleiwit op het celoppervlak verstoord door mutaties.

Dit vermindert het watergehalte van verschillende secreties in het lichaam - het veroorzaakt een taai slijm, meldt de Friedrich Schiller University Jena in een bericht dat werd gepubliceerd door de Information Service Science (idw).

Een disfunctie van interne organen is het gevolg. Bovendien stelt het slijm de luchtwegen in. Dit verstoort niet alleen de zelfreinigende functie van de longen, maar koloniseert het slijm ook met bacteriën.

Als gevolg hiervan ontstaan ​​chronische infecties. De long is ernstig beschadigd, wat vaak tot de dood van de patiënt leidt of een transplantatie vereist.

De gemiddelde levensverwachting van patiënten is vandaag ongeveer 40 jaar dankzij de medische vooruitgang.

Een belangrijk deel hiervan is te wijten aan langdurige behandelingen met geïnhaleerde antibiotica, die bacteriële kolonisatie niet voorkomen, maar deze tenminste voor een langere periode in toom houden.

De bacteriën verdedigen zichzelf echter door weerstandsontwikkeling en de vorming van zogenaamde biofilms in en onder de slijmlaag, die de bacteriën in de lagere rijen beschermen als een beschermend schild.

Ingewikkelde manier om de pathogenen

Onderzoekers van de Friedrich Schiller Universiteit Jena zijn er nu in geslaagd om een ​​veel efficiëntere methode te ontwikkelen voor de behandeling van de vaak dodelijke infecties van de luchtwegen. De focus ligt op nanodeeltjes die antibiotica beter naar hun bestemming kunnen brengen.

"In de regel komen de medicijnen via inhalatie het lichaam binnen en reizen dan een ingewikkeld pad terug naar de ziekteverwekkers, waar velen achterblijven", legt Prof. Dr. med uit. Dagmar Fischer van de afdeling Farmaceutische Technologie van de Universiteit van Jena, die samen met haar collega Prof. Dr. med. Mathias Pletz van het Center for Infection Medicine and Hospital Hygiene in het Universitair Ziekenhuis Jena.

De medicijndeeltjes moeten eerst een bepaalde grootte hebben om in de diepere luchtwegen te komen en niet eerder ergens afzetten.

Ten slotte moeten ze zowel de dikke slijmlaag op de luchtwegen als de onderste lagen van bacteriële biofilm binnendringen.

Nanodeeltjes bereiken hun bestemming gemakkelijker

Om de geconcentreerde weerstand te overwinnen, encapsuleerden de onderzoekers actieve ingrediënten, zoals het antibioticum tobramycine, in een polyesterpolymeer.

Ze testten de resulterende nanodeeltjes in het laboratorium, waar ze eerder de bestaande longsituatie hadden gesimuleerd - zowel in de statische als in de dynamische toestand, dwz met gesimuleerde stroombewegingen.

Voor dit doel heeft de groep van Pletz nieuwe testsystemen ontwikkeld die de situatie in de longen beter kunnen weergeven.

De wetenschappers ontdekten dat hun nanodeeltjes door het sponsachtig netwerk van de mucuslaag gemakkelijker zijn dan het pure medicijn en uiteindelijk gemakkelijk de ziekteverwekkers doden..

Een extra aangebrachte envelop gemaakt van polyethyleenglycol maakt het ook bijna onzichtbaar voor het immuunsysteem. "Alle materialen van de nanodrager zijn ook biologisch verenigbaar, biologisch afbreekbaar, niet-toxisch en daarom onschadelijk voor de mens", informeert Fischer.

Geef een antibioticum zijn effect

De wetenschappers van Jena weten niet precies waarom hun nanodeeltjes zo veel effectiever tegen bacteriën vechten. Maar ze willen dat het komende jaar eindelijk ontdekken.

"We hebben twee aannames: ofwel de veel efficiëntere transportmethode bevordert significant meer actieve stof voor de infectie of de nanodeeltjes overwinnen een afweermechanisme dat de bacterie heeft ontwikkeld tegen het antibioticum," zei de Jena-apotheker.

"Dit laatste zou betekenen dat we een nanodeeltje konden gebruiken om het effect van een antibioticum te herstellen dat hij eigenlijk had verloren door weerstandsvorming van de bacteriën."

"Specifiek, we vermoeden dat bacteriën uit de onderste lagen van de biofilm in een soort winterrigiditeit vallen en nauwelijks substanties van buiten absorberen. In dit stadium zijn ze onkwetsbaar voor de meeste antibiotica die alleen delende bacteriën doden. De nanodeeltjes transporteren de antibiotica bijna tegen de wil van de bacteriën in het inwendige van de cel, waar ze hun effect kunnen ontplooien, "voegt Mathias Pletz toe.

Bestrijding van luchtweginfecties effectiever bij cystic fibrosis-patiënten

Bovendien moet het Jena-onderzoeksteam de nanodeeltjes nog voorbereiden op inhalatie. Omdat bij 200 nanometer het deeltje te klein is om de diepere luchtwegen te bereiken.

"Het ademhalingssysteem filtert deeltjes weg die te groot of te klein zijn", legt Fischer uit. "We hebben daarom een ​​voorkeursvenster tussen één en vijf micron." Ook voor dit probleem hebben de Jena-onderzoekers al veelbelovende oplossingsideeën.

Op basis van de onderzoeksresultaten die op dat moment beschikbaar waren, is het Jena-onderzoeksteam ervan overtuigd dat het een veelbelovende methode heeft gevonden om luchtweginfecties bij cystic fibrosis-patiënten efficiënter te bestrijden en zo mogelijk bij te dragen aan een langere levensverwachting voor de patiënten..

"We konden aantonen dat verpakking met nanodeeltjes de effectiviteit van antibiotica tegen biofilms met een factor 1000 verhoogt", zegt de besmettelijke wetenschapper. (Ad)